JP2021034431A - 電力変換装置用のコンデンサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】一方向に対し等間隔に複数のコンデンサが並ぶ、電力変換装置用のコンデンサモジュールがある。上記構成の場合、コンデンサ間に配置されるコンデンサでは、挟まれるコンデンサ双方から熱の影響を受け、コンデンサ間のコンデンサに、部分的な熱集中が生じる虞がある。本開示は、電力変換装置に搭載されるコンデンサモジュールにおいて、部分的な熱集中が起きることを抑制可能な電力変換装置用のコンデンサモジュールを提供することを目的とする。【解決手段】本開示の構成は、第１コンデンサおよび第２コンデンサ間の距離が、第２コンデンサおよび第３コンデンサ間の距離より大きい構成にする。本開示の構成は、第３コンデンサから第２コンデンサに与える熱影響と比較して、第１コンデンサから第２コンデンサに与える熱影響を抑制することができる。【選択図】図２

Description

本開示は、電力変換装置用のコンデンサモジュールに関する。

電力変換装置用の搭載するコンデンサとして、特許文献１では、複数のコンデンサが一方向に平行、または垂直に並んで配列されるコンデンサモジュールが開示されている。さらに、各コンデンサは電極を有しており、バスバーにより電極同士が電気的に接続されている。このコンデンサモジュールでは、複数のコンデンサが電気的に接続されることにより、大容量かつ定格電圧が高いコンデンサモジュールとして機能することができる。

特開２０１１−９６７８５号公報

特許文献１に開示のコンデンサモジュールでは、各コンデンサは等間隔に並んでいる。上記構成のコンデンサモジュールでは、コンデンサモジュールに電流が流れる際、各コンデンサにおいて電流が流れることで熱を生じる。コンデンサ間に配置されるコンデンサでは、挟まれるコンデンサ双方の温度が、コンデンサ間に配置される温度よりも高い場合、挟まれるコンデンサ双方から熱の受ける可能性がある。したがって、コンデンサモジュールにおいて、素子間に配置されるコンデンサなどに熱集中が起きる虞がある。

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、電力変換装置に搭載されるコンデンサモジュールにおいて、部分的な熱集中が起きることを抑制可能な電力変換装置用のコンデンサモジュールを提供することにある。

その目的を達成するための本開示の第１の態様は、一方向に順に並ぶ第１コンデンサ（Ｃ１）、第２コンデンサ（Ｃ２）および第３コンデンサ（Ｃ３）を備え、第１コンデンサ（Ｃ１）、第２コンデンサ（Ｃ２）、および第３コンデンサ（Ｃ３）の各中心は、一方向に延びる直線上に位置し、第１コンデンサ（Ｃ１）の表面と第２コンデンサ（Ｃ２）の表面が対向する一方向における最短距離を第１距離（Ｌ１）、第２コンデンサ（Ｃ２）の表面と第３コンデンサ（Ｃ３）の表面が対向する一方向における最短距離を第２距離（Ｌ２）とすると、第１距離は第２距離より大きい電力変換装置用のコンデンサモジュールである。

上記第１の態様の構成により、第１距離（Ｌ１）が第２距離（Ｌ２）より大きいため、第１コンデンサ（Ｃ１）から第２コンデンサ（Ｃ２）に与える熱影響は、第３コンデンサ（Ｃ３）から第２コンデンサ（Ｃ２）に与える熱影響よりも抑制される。

上記目的を達成するための本開示第２の態様は、一方向に順に並ぶ第１コンデンサ（Ｃ１）、第２コンデンサ（Ｃ２）および第３コンデンサ（Ｃ３）を備え、第１コンデンサ（Ｃ１）、第２コンデンサ（Ｃ２）および第３コンデンサ（Ｃ３）の各々は、一方向に対し長辺方向が平行または垂直に配置される扁平形状であり、第１コンデンサ（Ｃ１）の表面と第２コンデンサ（Ｃ２）の表面が対向する一方向における最短距離を第１距離（Ｌ１）、第２コンデンサ（Ｃ２）の表面と第３コンデンサ（Ｃ３）の表面が対向する一方向における最短距離を第２距離（Ｌ２）とすると、第１距離（Ｌ１）は第２距離（Ｌ２）より大きい電力変換装置用のコンデンサモジュールである。

上記第２の態様の構成により、第１距離（Ｌ１）が第２距離（Ｌ２）より大きいため、第１コンデンサ（Ｃ１）から第２コンデンサ（Ｃ２）に与える熱影響は、第３コンデンサ（Ｃ３）から第２コンデンサ（Ｃ２）に与える熱影響よりも抑制される。

上記目的を達成するための本開示第３の態様は、一方向に並ぶ第１コンデンサ（Ｃ１）と、第２コンデンサ（Ｃ２）と、一方向において第１コンデンサ（Ｃ１）および第２コンデンサ（Ｃ２）の間に配置されるダミー部材（５０）と、第１コンデンサ（Ｃ１）、第２コンデンサ（Ｃ２）およびダミー部材（５０）を収容するケース（３０）と、第１コンデンサ（Ｃ１）、第２コンデンサ（Ｃ２）およびダミー部材（５０）の間を埋めるようにケース（３０）内部に充填されている充填材（６０）と、を備える電力変換用のコンデンサモジュールである。上記第３の態様の構成により、一方向における第１コンデンサ（Ｃ１）と第２コンデンサ（Ｃ２）間の距離は、特許文献１に記載の構成のように一方向に配置される第１コンデンサと第２コンデンサ間の距離と比較して、ダミー部材（５０）の分だけ距離が大きくなる。

したがって、上記第３の態様の構成では、第１コンデンサ（Ｃ１）および第２コンデンサ（Ｃ２）同士の熱影響を抑制できる。

本開示に係る電力変換システムの構成を示す図である。 本開示の第１実施形態のコンデンサモジュールの構成を示す図である。 図２におけるコンデンサと図１の構成の対応を示す図である。 本開示の第１実施形態のコンデンサモジュールの斜視図である。 図４のケース内に配置されるコンデンサの斜視図である。 図２のＶＩ側矢視図である。 正極バスバーの斜視図である。 本開示の第２実施形態のコンデンサモジュールの構成を示す図である。 第１実施形態における、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、第３コンデンサＣ３の並びを示す図である。 第２実施形態の比較例における、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、第３コンデンサＣ３の並びを示す図である。 他の実施形態における、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、第３コンデンサＣ３の並びを示す図である。 本開示の意図しない、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、第３コンデンサＣ３の並びを示す図である。 本開示の意図しない、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、第３コンデンサＣ３の並びを示す図である。 他の実施形態における、コンデンサモジュールの斜視図である。 図２のＸＶ−ＸＶ断面図である。

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形例の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

（第１実施形態）
図１は、本開示のコンデンサモジュールが適用される電力変換システムの１例を示したものである。図１に開示の電力変換システムは、車両の駆動輪と機械的に連結されるモータジェネレータ１０と、直流電源バッテリ１１と、インバータ回路２０と、昇圧回路２１と、を備える。インバータ回路２０は、バッテリ１１とモータジェネレータ１０間に配置され、電圧の直流−交流変換を行う。昇圧回路２１は、バッテリ１１とモータジェネレータ１０間に配置され、バッテリ１１の出力電圧の昇圧を行う。また、本開示の電力変換システムは、インバータ２０回路に供給される電力を平滑化する平滑コンデンサＣ、バッテリ１１から入力される電圧を平滑化する昇圧回路コンデンサＣＤおよびバッテリ１１に侵入するノイズを低減するＹコンデンサＹＣを備えている。

本開示の電力変換システムにおいて、電力変換に関わる部分を指して、電力変換装置とする。電力変換装置は、インバータ回路２０と、昇圧回路２１と、平滑コンデンサＣと、昇圧回路コンデンサＣＤと、ＹコンデンサＹＣと、を備える。

図２から図５は、図１の電力変換システムで開示されている平滑コンデンサＣ、昇圧回路コンデンサＣＤおよびＹコンデンサＹＣをモジュール化したコンデンサモジュールの構成を示した図である。第１実施形態における電力変換装置用のコンデンサモジュールは、ケース３０、平滑コンデンサＣ、昇圧回路コンデンサＣＤ、ＹコンデンサＹＣ、正極バスバー４０、負極バスバー４１、ダミー部材５０および充填材６０を備える。

図２は、本開示の第１実施形態のコンデンサモジュール内部を上から見た図である。図２において、コンデンサモジュールは、略矩形状のケース３０内に平滑コンデンサＣ、昇圧回路コンデンサＣＤおよびＹコンデンサＹＣを収容している。図３は図２の一部構成を省略した図であり、平滑コンデンサＣ、昇圧回路コンデンサＣＤおよびＹコンデンサＹＣは、複数のコンデンサによって構成されることを示している。各コンデンサは、フィルムを巻回して積層するフィルムコンデンサである。

本開示では、フィルムが積層する方向に対して、垂直な方向を軸方向と定義する。上記構成におけるケース３０は、軸方向上側から見て、矩形状の壁を備えるケースである。本開示では、矩形状のケース３０の長辺方向と平行な方向を一方向、短辺方向と平行な方向を一方向に垂直な方向とする。各コンデンサは、ケース３０内において、一方向と平行な方向もしくは垂直な方向に並ぶように配置されている。

各コンデンサは、並列に接続されており同一の容量のコンデンサによって構成されることが好ましい。また、各コンデンサは、同一形状、同一体積のもので構成されることが好ましい。コンデンサの形状は、軸方向上側から見て、扁平形状のものが好ましい。

第１実施形態のコンデンサモジュールでは、一方向に順に並ぶ第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３を有している。図３において、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２は平滑コンデンサＣを構成するコンデンサである。第３コンデンサＣ３は、ＹコンデンサＹＣを構成するコンデンサである。

上記構成では、第１コンデンサＣ１の表面Ｓと第２コンデンサＣ２の表面Ｓが対向する一方向における最短距離を第１距離Ｌ１、第２コンデンサＣ２の表面Ｓと第３コンデンサＣ３の表面Ｓが対向する一方向における最短距離を第２距離Ｌ２とする。第１距離Ｌ１は第２距離Ｌ２より大きい。

また、第１距離Ｌ１の距離は、一方向に平行または垂直な方向におけるコンデンサの幅Ｗより大きな距離にしてもよい。

図６は、図２におけるＶＩ側矢視図である。各コンデンサは、表面Ｓに垂直な端面Ｅから軸方向に突出する正極７０と負極７１の電極を備えている。図７は、正極バスバー４０の斜視図である。正極バスバー４０は、正極７０が挿入される正極穴４０ｂが設けられている。同様に負極バスバー４１は、負極７１が挿入される負極穴４１ｂが設けられている。よって図６に示すように、正極７０が正極穴４０ｂ、負極７１が負極穴４１ｂに挿入され、コンデンサの表面Ｓに垂直な上下端面Ｅを正極バスバー４０および負極バスバー４１が挟む構成となる。

図７に示すように正極バスバー４０には、外部の装置と電気的に接続を行うための正極端子４０ａ設けられ、その先端はケース外部に露出している。同様に負極バスバー４１には、外部の装置と電気的に接続を行うための負極端子４１ａが設けられている。図２に示すように、正極端子４０ａおよび負極端子４１ａは、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２よりもダミー部材５０に近い位置に設けられる。

正極端子４０ａおよび負極端子４１ａは、インバータ回路２０または昇圧回路２１に接続されている。

図２では、一方向において第１コンデンサＣ１、ダミー部材５０、第２コンデンサＣ２が順に並んでいる。ダミー部材５０は、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の熱伝導率より低い熱伝導率の材質によって形成されることが好ましい。

また、ダミー部材５０は、充填材６０の比重よりも大きな比重の材料によって形成されていることが好ましい。

図４は第１実施形態のコンデンサモジュールの斜視図である。図４に示すようにケース３０内には、充填材６０が注入されている。これにより、各コンデンサおよびダミー部材５０間は、充填材６０によって埋められている。また、充填材６０の熱伝導率は、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３の熱伝導率より低いことが好ましい。充填材６０の具体的な材料としては、エポキシ樹脂等の樹脂材料が好ましい。

図２では、充填材６０の図示を省略している。更に正極端子４０ａおよび負極端子４１ａは図２上にて２本しか示されていないが、図４の端子の一部を省略したものである。図３では、正極バスバー４０、負極バスバー４１、充填材６０の図示を省略している。図５は、図４のケース３０内部に配置されるコンデンサの斜視図である。

ここまで説明した本実施形態によれば、コンデンサモジュールにおいて一方向に順に並ぶ第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３を備えている。第１コンデンサＣ１の表面と第２コンデンサＣ２の表面が対向する一方向における最短距離を第１距離Ｌ１、第２コンデンサＣ２の表面と第３コンデンサＣ３の表面が対向する一方向における最短距離を第２距離Ｌ２とする。上記構成では、第１距離Ｌ１が第２距離Ｌ２よりも大きい構成になっている。さらに、ケース３０内において、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、および第３コンデンサＣ３間を充填材６０で充填している。充填材６０の熱伝導率は、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、および第３コンデンサＣ３の熱伝導率よりも低い。

第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３は、平滑コンデンサＣ、昇圧回路コンデンサＣＤおよびＹコンデンサＹＣの構成要素の一部である。平滑コンデンサＣ、昇圧回路コンデンサＣＤおよびＹコンデンサＹＣは、インバータ回路２０、昇圧回路２１およびバッテリ１１等に接続される。インバータ回路２０、昇圧回路２１およびバッテリ１１の駆動時には、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３それぞれに電流が流れる。電流が流れることにより第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３では、熱を生じることになる。

上記構成において、充填材６０の熱伝導率は、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、および第３コンデンサＣ３の熱伝導率よりも低いため、第１コンデンサＣ１で生じた熱が第２コンデンサＣ２へと伝わることを充填材６０によって抑制できる。同様に第２コンデンサＣ２から第１コンデンサＣ１へ伝わる熱も抑制できる。第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３間の熱の移動についても同様である。

上記構成によれば、図２に示すように第１距離Ｌ１が第２距離Ｌ２よりも大きい構成であるため、第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２間には、第２コンデンサＣ２と第３コンデンサＣ３間よりも大きな隙間が形成されることになる。

よって、第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２間には、第２コンデンサＣ２と第３コンデンサＣ３間よりも大きな体積の充填材６０が存在していることとなる。充填材６０は、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３よりも熱伝導率が低いため、コンデンサ間に大きな隙間があるほどコンデンサから発せられる熱は、充填材６０で遮熱される効果が大きくなる。したがって、本実施形態の構成では、第１コンデンサＣ１から生じた熱が第２コンデンサＣ２に与える熱影響を、第３コンデンサＣ３から生じた熱が第２コンデンサＣ２に与える熱影響よりも抑制できる。

上記構成では、ケース３０内において、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、および第３コンデンサＣ３間を充填材６０で充填しているため、充填材６０により各コンデンサが移動することを抑制できる。

充填材６０の具体的な材質としては、エポキシ樹脂等を含むものが好ましい。

上記構成では、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３に流れる電流の向きは、同一方向である。さらに、第１距離Ｌ１が第２距離Ｌ２よりも大きい構成となっている。

したがって、第１コンデンサＣ１に流れる電流と第２コンデンサＣ２に流れる電流間の距離は、第２コンデンサＣ２に流れる電流と第３コンデンサＣ３に流れる電流間の距離よりも大きくなる。同一方向に流れる電流は、各電流によって生じる磁場の影響により、電流の流れが促進される。磁場の影響の大きさは、電流間の距離の大きさに反比例するため、同一方向に流れる電流間の距離が近いほど、流れる電流は増加する。上記構成の場合、第１コンデンサＣ１に流れる電流と第２コンデンサＣ２に流れる電流間の距離は、第２コンデンサＣ２に流れる電流と第３コンデンサＣ３に流れる電流間の距離より大きい。

したがって、第１コンデンサＣ１に流れる電流によって第２コンデンサＣ２に流れる電流が促進される度合いは、第３コンデンサＣ３に流れる電流によって第２コンデンサＣ２に流れる電流が促進される度合いよりも抑制できる。電流が大きいほど、電流によって生じる熱量は増加する。よって、上記構成では、第１コンデンサＣ１に流れる電流による第２コンデンサＣ２の自己発熱増加の影響を、第３コンデンサＣ３に流れる電流による第２コンデンサＣ２の自己発熱増加の影響よりも抑制できる。

上記構成において第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３は、軸方向上側から見て、扁平形状であり、長辺方向が一方向に平行もしくは垂直になるように配置される。扁平形状の場合、表面が円形の場合と比較して、ケース内に複数のコンデンサを配置する際に、占積率を大きくすることができる。

本実施形態によれば、第１距離Ｌ１は、一方向におけるコンデンサの幅Ｗよりも大きい構成になっている。特許文献１では、一方向に並ぶ複数のコンデンサの中で電極に最も近いコンデンサとの間にコンデンサの幅Ｗよりも大きい隙間を形成している。特許文献１の構成において、一方向に並ぶコンデンサの数は、一方向に等間隔に並び、コンデンサの幅Ｗよりも大きい隙間を形成しないコンデンサモジュールと比較して１つ少なくなる。

コンデンサモジュールにおいて各コンデンサは、並列に接続されており、コンデンサの数が減ると、各コンデンサに流れる電流が増える。消費電力は電流の２乗に比例するため電流が増加することで各コンデンサにおける自己発熱の量が増大する。さらに、コンデンサモジュール全体において、電流のブレを平滑するコンデンサの数が減るため、各コンデンサにおける電流のブレが大きくなり電圧が安定しなくなる。電圧のブレにより各コンデンサにおける自己発熱が増大する。

したがって、一方向に並ぶ複数のコンデンサの中で電極に最も近いコンデンサとの間にコンデンサの幅Ｗよりも大きい隙間を形成した場合、各コンデンサにおける自己発熱が増大する虞がある。特にコンデンサ間に配置されるコンデンサでは、挟まれる双方のコンデンサの熱が増大し、局部的に熱影響が集中する虞がある。

本実施形態は、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２間の第１距離Ｌ１は、一方向におけるコンデンサの幅Ｗよりも大きい構成になっている。上記構成では、コンデンサの幅Ｗよりも大きい隙間が、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２間に形成されるため、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２に与える熱影響が抑制される。したがって、上記構成では、コンデンサ間に配置されるコンデンサへの熱影響を抑制できるため、コンデンサモジュール全体において、局部的に熱集中が起きることを抑制できる。

本実施形態では、ケース３０内に第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３が収容されている。さらに、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２間の第１距離Ｌ１は、一方向におけるコンデンサの幅Ｗよりも大きい構成になっている。上記構成では、一方向に等間隔にコンデンサが配置される場合と比較して、一方向に配置されるコンデンサの数が少ない。

また、各コンデンサの自己発熱が大きく、局部的な熱集中等が発生する場合は、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサ間にコンデンサ素子を追加することで、各コンデンサの自己発熱を抑制できる。上記構成では、搭載する車種によって必要容量や要求耐熱性が変化しても、一方向に並ぶコンデンサの数を変更することで対応できる。したがって、上記構成ではケース３０の形状を変更することなく、一方向に並ぶコンデンサの数を変更することで、複数車種の要求仕様に対応できる。

本実施形態では、一方向に並ぶ第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２間にダミー部材５０が配置されている。第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２およびダミー部材５０は、ケース３０に収容されており、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２およびダミー部材５０間を埋めるように充填材６０が充填されている。

図１５は、図２におけるＸＶ−ＸＶ断面図である。図１５に示すように、ケース３０内部のうち、一方向において、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２が配置される領域をコンデンサ配置部１００とする。ケース３０内部のうち、一方向において、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２間の領域をコンデンサ隙間部１０１とする。

上記構成において、コンデンサ隙間部１０１にダミー部材５０を配置しない場合、コンデンサ隙間部１０１を占める充填材６０の体積は、コンデンサ配置部１００を占める充填材６０の体積より大きくなる。充填材６０は硬化する際、充填材６０の体積が大きいほど、充填材６０の収縮量が増える。充填材６０の硬化時、充填材６０の体積が大きいコンデンサ隙間部１０１では、コンデンサ配置部１００の充填材６０よりも収縮量が大きくなる。

よって、コンデンサ隙間部１０１の充填材６０の軸方向における表面の高さと、コンデンサ配置部１００の充填材６０表面の高さに違いが生じる虞がある。さらに、コンデンサ配置部１００およびコンデンサ隙間部１０１の充填材６０の表面の高さの違いにより、充填材６０にひけが生じる虞がある。

一方で本実施形態の構成の場合、ダミー部材５０によってコンデンサ隙間部１０１の充填材６０が占める体積が減少するため、コンデンサ配置部１００に充填される充填材６０の体積と、コンデンサ隙間部１０１に充填される充填材６０の体積差が減少する。よって、上記構成では、充填材６０の収縮量の違いによるひけの発生を抑制することができる。

ダミー部材５０は、プラスチック等の絶縁材料によって形成されていることが好ましい。

充填材６０の熱伝導率は、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、および第３コンデンサＣ３の熱伝導率よりも低い方が好ましい。上記構成により、図２の説明と同様に第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３間の熱の移動を抑制できる。

本実施形態では、ダミー部材５０の熱伝導率が第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２よりも低いものである。上記構成によりダミー部材５０の熱伝導率が第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２よりも低いため、図２の説明と同じくダミー部材５０により、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２間の熱移動を抑制できる。

本実施形態では、ダミー部材５０の比重が充填材６０の比重よりも大きくなっている。上記構成により、ケース３０内部に充填材６０を充填した際、ダミー部材５０の比重の方が充填材６０の比重より大きいため、充填材６０からダミー部材５０に加わる浮力によって、ダミー部材５０が移動することを抑制できる。

本実施形態では、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の正極７０を相互に接続する正極バスバー４０と、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の負極７１を相互に接続する負極バスバー４１とを備える。正極バスバー４０および負極バスバー４１は、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の表面Ｓに垂直な端面Ｅを挟持するとともに、ダミー部材の端面５１を挟持している。

上記構成では、正極バスバー４０および負極バスバー４１が、第１コンデンサおよび第２コンデンサの表面Ｓに垂直な端面Ｅを挟持する。さらに、正極バスバー４０および負極バスバー４１がダミー部材の端面５１を挟持しているため、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、およびダミー部材５０に衝撃等が加わっても移動することが抑制される。

ダミー部材５０の大きさは、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２と同程度であることが好ましい。第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２と同程度の大きさにすることで、ダミー部材の端面５１の位置が第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２と同程度の位置になる。

よって、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２およびダミー部材５０に対し正極バスバー４０および負極バスバー４１が均一に当接できるようになる。均一に当接することで、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２およびダミー部材５０の移動を抑制することができる。

本実施形態では、ダミー部材５０は、端面５１から突出する突起５０ａ、５０ｂを有している。ダミー部材５０は、正極バスバー４０に形成されている正極穴４０ｂおよび負極バスバー４１に形成されている負極穴４１ｂに突起５０ａを挿入している。

上記構成において、ダミー部材５０は、正極側に形成された突起５０ａを正極バスバー４０に形成された正極穴４０ｂに挿入し、負極側に形成された突起５０ｂを負極バスバー４１に形成された負極穴４１ｂに挿入する構成である。上記構成の正極穴４０ｂおよび負極穴４１ｂにより、突起５０ａおよび突起５０ｂが正極バスバー４０および負極バスバー４１に対して移動することを抑制できる。よって、ダミー部材５０は、正極バスバー４０および負極バスバー４１に対して移動することが抑制される。

上記構成では、各コンデンサの正極７０が、正極バスバー４０に形成された正極穴４０ｂに挿入され、負極７１が負極バスバー４１に形成された負極穴４１ｂに挿入される構成にしてもよい。上記構成により、正極７０および負極７１が、正極穴４０ｂおよび負極穴４１ｂによって移動が抑制されるため、各コンデンサは、正極バスバー４０および負極バスバー４１に対して移動することが抑制される。

本実施形態では、正極バスバー４０に外部との接続を行うための正極端子４０ａが設けられ、負極バスバー４１に外部との接続を行うための負極端子４１ａが設けられている。さらに、ダミー部材５０が、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２よりも正極端子４０ａおよび負極端子４１ａに近い位置に配置される。

上記構成では、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２に流れる電流の向きと、正極端子４０ａおよび負極端子４１ａに流れる電流の向きが逆方向になっている。上記構成に反して、ダミー部材５０ではなく、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の近くに正極端子４０ａおよび負極端子４１ａを配置した場合、逆方向の電流が近接する構成となる。

逆方向の電流が近接すると電流同士が互いの磁界を打ち消しあうため、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の相互インダクタンス少なくなる。相互インダクタンスが少なくなったことにより、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２には、正極端子４０ａおよび負極端子４１ａが近接していないコンデンサよりも大きな電流が流れる虞がある。

一方で、上記の本実施形態の構成では、正極端子４０ａおよび負極端子４１ａは、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２よりもダミー部材５０に近接する位置に配置されているため、逆方向の電流が近接しない構成となっている。上記構成のより、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の相互インダクタンスが低下することを抑制できる。したがって、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２に大きな電流が流れることを抑制できるため、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２にて大きな熱が発生することを抑制できる。

なお、この第２実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一の要素である。

（第２実施形態）
本実施形態の電力変換装置用のコンデンサモジュールでは、図８に示すように、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３を備えている。第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３の各中心は、一方向に延びる直線上に位置する。第１距離Ｌ１は、第２距離Ｌ２より大きい構成となっている。第１距離Ｌ１は、コンデンサの幅Ｗよりも大きい。

図１０は、第２実施形態の比較例である。図１０では、一方向において第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３が順に並んでいる。図１０では、第１コンデンサＣ１と第３コンデンサＣ３の一方向に平行な表面同士を最短距離で結ぶ２つの直線８０、８１と第１コンデンサＣ１と第３コンデンサＣ３が対向する面によって囲まれる領域８２内に第２コンデンサＣ２の中心が位置するように配置されている。

一方で本実施形態は、図９に示すように、一方向において第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３が順に並んでいる。さらに、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３の中心が一方向に平行な直線上に位置する位置関係となっている。

上記構成では、第１実施形態と同じく、第１距離Ｌ１が第２距離Ｌ２よりも大きい構成となっている。したがって、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２間の隙間の大きさは、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３間の隙間より大きくなる。第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２間には、第２コンデンサＣ２と第３コンデンサＣ３間よりも大きな体積の空気が存在していることとなる。

したがって、第１実施形態の図２の説明と同様に、本実施形態は、第１コンデンサＣ１から生じた熱が第２コンデンサＣ２に与える熱影響を、第３コンデンサＣ３から生じた熱が第２コンデンサＣ２に与える熱影響よりも抑制できる。

本実施形態では、第１距離Ｌ１がコンデンサの幅Ｗよりも大きな距離となっている。上記構成により、第１実施形態の図２における説明と同様、各コンデンサの自己発熱による熱影響を低減できる。また、各車種の要求仕様の変更に対しても対応できる。

（他の実施形態）
以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本開示の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、図２では、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３が一方向に順に並ぶものとして開示されているが、一方向に垂直な方向に順に並んでいても良い。

図２では、第１距離Ｌ１の方が第２距離Ｌ２より大きいが、第２距離Ｌ２の方が第１距離Ｌ１より距離が大きい構成にしてもよい。第２距離Ｌ２の方が第１距離Ｌ１より距離が大きい構成の場合、第２距離Ｌ２をコンデンサの幅Ｗより大きな距離にしてもよい。

図２において、ケース３０内に配置される各コンデンサは、軸方向からみて扁平形状であるが、円形など扁平以外の形状であってもよい。

図２において第１距離Ｌは、コンデンサの幅Ｗよりも大きいが、第１距離Ｌをコンデンサの幅Ｗより小さくしてもよい。

図２においてケース３０内は、充填材６０で充填されているが、充填材６０で充填されていない構成にしてもよい。

図１１は、一方向に順に並ぶ第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３の例を示した図である。図１１では、一方向において第１コンデンサＣ１、ダミー部材５０および第２コンデンサＣ２が順に並んでいる。さらに、第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２の一方向に平行な表面同士を最短距離で結ぶ２つの直線８０、８１と第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２が対向する面によって囲まれる領域８２内にダミー部材５０の一部が被るように配置されている。ただし、図１１では、ダミー部材５０の中心は、領域８２内に配置されていない。

図１２、図１３は本開示の一方向順に並ぶに該当しない第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３の例を示したものである。図１２は、第２コンデンサＣ２が、第１コンデンサＣ１および第３コンデンサＣ３とともに一方向に並んでいないパターンの一例を示す図である。図１２では、一方向において第１コンデンサＣ１および第３コンデンサＣ３が順に並んでいる。

しかし、第１コンデンサＣ１と第３コンデンサＣ３の一方向に平行な表面同士を最短距離で結ぶ２つの直線８０、８１と第１コンデンサＣ１と第３コンデンサＣ３が対向する面によって囲まれる領域８２内に第２コンデンサＣ２は、配置されていない。上記のように領域８２内に位置しない第２コンデンサＣ２は、第１コンデンサＣ１および第３コンデンサＣ３とともに一方向に並んでいるとは言えないものとする。

図１３では、第３コンデンサＣ３が第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２とともに一方向に並んでいないパターンの一例を示す図である。図１３では、第１コンデンサＣ１の一方向に平行な面２つから伸びる直線９０、９１が示している。コンデンサＣ１の一方向に垂直な面と直線９０、９１によって形成される領域９２も示している。

図１３において、第２コンデンサＣ２は、領域９２内に一部が配置されている。しかし、第３コンデンサＣ３は、領域９２内に配置されていない。本開示では、上記のように領域９２内に配置される第２コンデンサＣ２は、第１コンデンサＣ１に対して一方向に並んでいるとするが、領域９２内に入っていない第３コンデンサＣ３は、第１コンデンサＣ１に対して一方向に並んでいるとはしない。

一方向に並ばないコンデンサの例として図１２、１３を示したが、これらの組み合わせによって生じうる他のパターンも一方向に並ばないものとする。また、コンデンサのみでなく、コンデンサとダミー部材が並んでいるパターンでも同様である。

図２では、第１距離Ｌ１が第２距離Ｌ２より大きいが、第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２が、ケース３０内において第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３以外の一方向に並ぶ２つのコンデンサ間の距離Ｌ０より大きい構成でもよい。上記の構成によれば第１コンデンサＣ１および第３コンデンサＣ３から発せられる熱による第２コンデンサＣ２への熱影響を抑制できる。

図２では、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２間に、ダミー部材５０を配置しているが、図１４に示すようにダミー部材５０を配置しない構成にしてもよい。

図２では、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２が平滑コンデンサＣを構成するコンデンサであり、第３コンデンサＣ３がＹコンデンサを構成するコンデンサであるが、上記に限定するわけではない。

例えば第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３すべてが平滑コンデンサＣを構成するコンデンサである構成であってもよい。上記のように第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２および第３コンデンサＣ３が１種類のコンデンサを構成するものでも良いし、２種類もしくは３種類のコンデンサを構成するものであってもよい。

第１実施形態では、コンデンサは、フィルムを旋回して積層した構造であるとしたが、他の積層構造のフィルムコンデンサを採用してもよい。また、フィルムコンデンサ以外のセラミックコンデンサや電解コンデンサ等であってもよい。

１０・・・モータジェネレータ、１１・・・直流電源バッテリ、２０・・・インバータ回路、２１・・・昇圧回路、Ｃ・・・平滑コンデンサ、ＣＤ・・・昇圧回路コンデンサ、ＹＣ・・・Ｙコンデンサ、３０・・・ケース、４０・・・正極バスバー、４０ａ・・・正極端子、４０ｂ・・・正極穴、４１・・・負極バスバー、４１ａ・・・負極端子、４１ｂ・・・負極穴、５０・・・ダミー部材、５０ａ，５０ｂ・・・突起、５１・・・ダミー部材の端面、６０・・・充填材、７０・・・正極、７１・・・負極、８０、８１・・・直線、８２・・・領域、９０、９１・・・直線、９２・・・領域、１００・・・コンデンサ配置部、１０１・・・コンデンサ隙間部、Ｌ１・・・第１距離、Ｌ２・・・第２距離、Ｗ・・・コンデンサの幅、Ｌ０・・・コンデンサ間の距離、Ｓ・・・コンデンサの表面、Ｅ・・・コンデンサの端面

Claims (11)

1. 一方向に順に並ぶ第１コンデンサ（Ｃ１）、第２コンデンサ（Ｃ２）および第３コンデンサ（Ｃ３）を備え、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ、および前記第３コンデンサの各中心は、
   前記一方向に延びる直線上に位置し、
   前記第１コンデンサの表面（Ｓ）と前記第２コンデンサの表面（Ｓ）が対向する前記一方向における最短距離を第１距離（Ｌ１）、前記第２コンデンサの表面（Ｓ）と前記第３コンデンサの表面（Ｓ）が対向する前記一方向における最短距離を第２距離（Ｌ２）とすると、
   前記第１距離は、前記第２距離より大きい電力変換装置用のコンデンサモジュール。
2. 一方向に順に並ぶ第１コンデンサ（Ｃ１）、第２コンデンサ（Ｃ２）および第３コンデンサ（Ｃ３）を備え、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサおよび前記第３コンデンサの各々は、前記一方向に対し長辺方向が平行または垂直に配置される扁平形状であり、
   前記第１コンデンサの表面（Ｓ）と前記第２コンデンサの表面（Ｓ）が対向する前記一方向における最短距離を第１距離（Ｌ１）、前記第２コンデンサの表面（Ｓ）と前記第３コンデンサの表面（Ｓ）が対向する前記一方向における最短距離を第２距離（Ｌ２）とすると、
   前記第１距離は、前記第２距離より大きい電力変換装置用のコンデンサモジュール。
3. 前記第１距離は、前記一方向に平行もしくは垂直な方向におけるコンデンサの幅（Ｗ）よりも大きい請求項１または２に記載の電力変換装置用のコンデンサモジュール。
4. 前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ、および前記第３コンデンサを収容するケース（３０）と、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ、および前記第３コンデンサ間を充填する充填材（６０）と、を備え
   前記充填材の熱伝導率は、前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ、および前記第３コンデンサの熱伝導率よりも低い請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置用のコンデンサモジュール。
5. 前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ間に配置されるダミー部材（５０）と、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ、前記第３コンデンサ、および前記ダミー部材を内部に収容するケース（３０）と、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ、前記第３コンデンサおよび前記ダミー部材の間を埋めるように前記ケース内部に充填されている充填材（６０）と、を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置用のコンデンサモジュール。
6. 一方向に並ぶ第１コンデンサ（Ｃ１）および第２コンデンサ（Ｃ２）と、
   前記一方向において前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの間に配置されるダミー部材（５０）と、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサおよび前記ダミー部材を収容するケース（３０）と、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサおよび前記ダミー部材の間を埋めるように前記ケース内部に充填されている充填材（６０）と、を備える電力変換装置用のコンデンサモジュール。
7. 前記ダミー部材の熱伝導率は、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの熱伝導率よりも低い請求項５または６に記載の電力変換装置用のコンデンサモジュール。
8. 前記ダミー部材の比重は、前記充填材の比重よりも大きい請求項５から７のいずれか１項に記載の電力変換装置用のコンデンサモジュール。
9. 前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの正極を相互に接続する正極バスバー（４０）と、
   前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの負極を相互に接続する負極バスバー（４１）と、を備え、
   前記正極バスバーと前記負極バスバーは、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの端面（Ｅ）を挟持するとともに、前記ダミー部材の端面（５１）を挟持している請求項５から８のいずれか１項に記載の電力変換装置用のコンデンサモジュール。
10. 前記ダミー部材は、前記端面から突出する突起（５０ａ）を有し、
    前記正極バスバーには、前記正極および前記突起が挿入される正極穴（４０ｂ）が形成され、
    前記負極バスバーには、前記負極および前記突起が挿入される負極穴（４１ｂ）が形成されている請求項９に記載の電力変換装置用のコンデンサモジュール。
11. 前記正極バスバーに設けられた、外部との接続を行うための正極端子（４０ａ）と、
    前記負極バスバーに設けられた、外部との接続を行うための負極端子（４１ａ）と、を備え、
    前記ダミー部材は、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサよりも、前記正極端子または前記負極端子の近くに配置されている請求項９または１０に記載の電力変換装置用のコンデンサモジュール。

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